近红外光谱仪原理

　　近红外光谱仪目前在各个生产领域得到了广泛应用，也获得了人们的青睐。近红外光谱仪使用起来也并不困难，与传统的方式相比，可以简化很多的工作程序，既节省时间提高工作效率，又能够保持准确性。

近红外光谱仪工作原理

　　近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H(X-C、N、O)的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。

　　近红外光谱仪获得光谱主要应用两种技术透射光谱技术和反射光谱技术：

　　透射光谱(波长一般在780~1100nm范围内)是指将待测样品置于光源与检测器之间，检测器所检测的光是透射光或与样品分子相互作用后的光(承载了样品结构与组成信息)，若样品是混浊的，样品中有能对光产生散射的颗粒物质，光在样品中经过的路程是不确定的，透射光强度与样品浓度之间的关系不符合Beer定律。对这种样品应使用漫透射分析法。

　　反射光谱(波长一般在1100~2526nm范围内)是指将检测器和光源置于样品的同一侧，检测器所检测的是样品以各种方式反射回来的光。物体对光的反射又分为规则反射(镜面反射)与漫反射。规则反射指光在物体表面按入射角等于反射角的反射定律发生的反射，漫反射是光投射到物体后(常是粉末或其它颗粒物体)，在物体表面或内部发生方向不确定的反射。应用漫反射光进行的分析称为漫反射光谱法。此外，还有把透射分析和漫反射分析结合在一起的综合漫反射分析法和衰减全反射分析法等。

　　近红外光谱仪从光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息，需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。光谱数据处理是消除仪器因素(灯及测量方式等)环境因素(如温度等)和样品物态(如颜色、形态等)等对光谱的影响。常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正和有限脉冲响应滤波等也可以用小波变换来进行部分处理。数据关联技术主要是化学计量学方法。化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟，解决了近红外光谱区重叠的问通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。

　　近红外光谱仪的应用中，我们所关心的是被测样品的组成或各种物化性质，因此，如何提取这些有用信息是近红外光谱分析的技术核心。现在的许多研究与应用表明，利用化学计量学方法进行近红外光谱分析是非常有效的。化学计量学理论在近红外光谱仪器中的应用对仪器的实用化是非常关键的。

　　近红外光谱仪分析中被测物质的近红外光谱取决于样品的组成和结构。样品的组成和结构和近红外光谱之间有着一定的函数关系。使用化学计量学方法确定出这些重要函数关系，即经过校正，就可以根据被测样品的近红外光谱，快速计算出各种数据。现在常用的校正方法主要有：多元线性回归、主成分分析、偏Z小二乘法、人工神经网络和拓扑方法等。

近红外光谱仪分类

　　根据分光系统，近红外光谱仪器可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换和声光可调滤光器(AOTF)四种类型。光栅色散型根据使用检测器的不同又分为扫描式和固定光路式两种。

　　根据近红外光谱仪测试方法，近红外光谱法主要分为透射测定法，漫透射测定法和反射测定法3种。透射测定法用于透明样品的分析，样品浓度与对光的吸收关系符合比尔定律。漫透射测定法，由于样品中含有光散射物质，光在穿透分析样品时，除了吸收外还有多次散射，比尔定律不适用。反射测定法，近红外光照射到样品表面后，由于样品表面状态和结构的不同，光线会发生多次反射。

近红外光谱仪应用领域

　　1、在食品行业的应用

　　由于运行稳定的近红外光谱仪可以提供快速、准确、无损的检测，所以近红外光谱仪在食品行业已相当普及。近红外光谱仪如检测食品添加剂等。

　　2、在农业中的应用

　　近红外光谱仪在农业中的应用主要包括农产品的品质分析、产源地来源鉴别等。此外，通过大量的近红外光谱仪数据加以统计，还可以鉴定产品质量的稳定性等。

　　3、在医YF面的应用

　　利用品质保证的近红外光谱仪进行药物成分分析在国外比较成熟，在很多年前美国FDA已经把该项技术作为一种标准的检测方法。近年来，大家对其关注程度越来越大。近红外光谱仪也应用于YL诊断方面应用比较广泛。